Již jsme diskutovali o třídy a klasifikace výkonových zesilovačů v našich dřívějších článcích. Obvody výkonového zesilovače se používají k dodávání vysokého výkonu k řízení zátěží jako reproduktory. Výkonové zesilovače jsou klasifikovány na základě jejich provozního režimu, který je částí vstupního cyklu, během kterého se očekává protékání kolektorového proudu. Na tomto základě jsou výkonové zesilovače klasifikovány tak, jak je uvedeno níže. V tomto článku se budeme podrobně zabývat zesilovačem třídy A.
- Výkonový zesilovač třídy A.
- Výkonový zesilovač třídy B.
- Výkonový zesilovač třídy C.
- Výkonový zesilovač třídy AB
- Výkonové zesilovače třídy D, E, G, S, T. (Spínací výkonové zesilovače)
Výkonové zesilovače (velký signál) se obvykle používají ve výstupních stupních systému audio zesilovače k řízení zátěže reproduktoru. Typický reproduktor má impedanci mezi 4 Ω a 8 Ω, takže výkonový zesilovač musí být schopen dodávat vysoké špičkové proudy potřebné k řízení reproduktoru s nízkou impedancí.
Výkonový zesilovač třídy A.
V zesilovači třídy A: Pokud kolektorový proud teče po celou dobu vstupního signálu po celou dobu, je výkonový zesilovač známý jako výkonový zesilovač třídy A. Je méně používán pro vyšší výkonové stupně, protože má špatnou účinnost.
Účelem zkreslení třídy A je zajistit, aby byl zesilovač relativně bez šumu tím, že se křivka signálu dostane z oblasti mezi 0 až 0,6 v, kde je vstupní charakteristika tranzistoru nelineární.
Konstrukce zesilovače třídy A produkuje dobrý lineární zesilovač, ale většinu energie produkuje zesilovač plýtvá ve formě tepla. Vzhledem k tomu, že tranzistory v zesilovači třídy A jsou neustále předpjaté, protéká jimi jen málo proudu, i když není k dispozici žádný vstupní signál, a to je hlavní důvod jeho nízké účinnosti. Schéma zapojení přímo připojeného výkonového zesilovače třídy A je znázorněno na následujícím obrázku.
Zesilovač třídy A spojený s transformátorem
Výše zobrazený obvod je přímo spojený zesilovač třídy A. Zesilovač, kde je zátěž spojena s výstupem tranzistor pomocí transformátoru se nazývá přímo spojený zesilovač.
Použitím techniky propojení transformátorů lze do značné míry zvýšit účinnost zesilovače. Vazební transformátor poskytuje dobré přizpůsobení impedance mezi zátěží a výstupem a je hlavním důvodem zlepšené účinnosti.
Obecně platí, že proud protéká odporovou zátěží kolektoru, což způsobí plýtvání stejnosměrným proudem v něm. Ve výsledku se tento stejnosměrný výkon rozptýlil v zátěži ve formě tepla a nepřispívá žádným výstupním střídavým výkonem.
Proto se nedoporučuje přímo přenášet proud přes výstupní zařízení (např. Reproduktor).
Z tohoto důvodu bylo provedeno speciální uspořádání pomocí vhodného transformátoru pro připojení zátěže k zesilovači, jak je uvedeno ve výše uvedeném obvodu.
Obvod má rezistory děliče potenciálu R1 a R2, předpětí a obtokový odpor emitoru Re, které se používají ke stabilizaci obvodu. Obtokový kondenzátor emitoru CE a odpor emitoru Re jsou zapojeny paralelně, aby se zabránilo střídavému napětí.
Vstupní kondenzátor Cin ( Spojovací kondenzátor ) slouží k propojení AC vstupního signálního napětí se základnou tranzistoru a blokuje stejnosměrný proud z předchozí fáze.
NA sestupný transformátor opatřena vhodným poměrem otáček pro spojení kolektoru s vysokou impedancí a zátěží s nízkou impedancí.
Přizpůsobení impedance zesilovače třídy A.
Impedanční shoda lze provést tak, že se výstupní impedance zesilovače rovná vstupní impedanci zátěže. Toto je důležitý princip pro přenos maximálního výkonu (v souladu s větou o přenosu maximálního výkonu).
Zde lze dosáhnout impedančního přizpůsobení výběrem počtu závitů primárního tak, aby jeho čistá impedance byla stejná jako výstupní impedance tranzistoru a výběrem počtu závitů sekundárního tak, aby jeho čistá impedance byla stejná jako vstupní impedance reproduktoru.
Výstupní charakteristiky výkonového zesilovače třídy A.
Z níže uvedeného obrázku můžeme pozorovat, že bod Q je umístěn přesně ve středu zátěžového vedení střídavého proudu a tranzistor vede pro každý bod vstupního průběhu. Teoretická maximální účinnost výkonového zesilovače třídy A je 50%.
Výstupní charakteristiky výkonového zesilovače třídy A - napájecí zátěž AC
V praxi lze s kapacitní vazbou a indukční zátěží (reproduktory) účinnost snížit až na 25%. To znamená, že 75% energie odebírané zesilovačem z napájecího vedení je zbytečné.
Většina zbytečné energie se ztrácí ve formě tepla na aktivních prvcích (tranzistor). Výsledkem je, že i středně výkonný výkonový zesilovač třídy A vyžaduje velké napájení a velký chladič.
Výhody a nevýhody přímo připojeného zesilovače třídy A.
Výkonové zesilovače používáme pro různé účely v závislosti na omezení. Každý zesilovač třídy má své vlastní výhody a nevýhody, pokud jde o jeho spolehlivost a účinnost.
Výhody zesilovače třídy A.
- Má vysokou věrnost kvůli přesné výstupní replice vstupního signálu.
- Vylepšila vysokofrekvenční odezvu, protože aktivní zařízení je zapnuto na plný úvazek, tj. Není potřeba žádný čas na zapnutí zařízení.
- Nedochází k žádnému zkříženému zkreslení, protože aktivní zařízení vede po celý cyklus vstupního signálu.
- Konfiguraci s jedním koncem lze snadno a prakticky realizovat v zesilovači třídy A.
Nevýhody zesilovače třídy A.
- Díky velkému napájecímu zdroji a chladiči je zesilovač třídy A nákladný a objemný.
- Má špatnou účinnost.
- Kvůli vazbě transformátoru není frekvenční odezva tak dobrá.
Aplikace zesilovače třídy A.
- Zesilovač třídy A je vhodnější pro venkovní hudební systémy, protože tranzistor reprodukuje celý zvukový průběh, aniž by byl kdy přerušen. Výsledkem je, že zvuk je velmi jasný a lineárnější, to znamená, že obsahuje mnohem nižší úrovně zkreslení.
- Obvykle jsou velmi velké, těžké a produkují téměř 4 až 5 wattů tepelné energie na watt výkonu. Proto jsou velmi horké a potřebují hodně větrání. Nejsou tedy vůbec ideální pro auto a v domácnosti zřídka přijatelné.
Doufám, že se vám všem tento článek líbí. Pro jakékoli dotazy, návrhy nebo Nejnovější elektronické projekty informace, prosím komentujte níže. Vždy si vážíme vašich návrhů.
